基于零件冲裁毛刺高度的冲压模具磨损预测

冲压模具的磨损会引起冲裁间隙的增大,导致零件冲裁毛刺高度的增加。利用DEFORM-2D软件对0.8 mm料厚的CK75弹簧钢板料的冲裁过程进行有限元仿真,分析了冲裁模具的磨损过程,深入研究了冲裁工艺参数对冲裁毛刺高度与模具磨损的影响变化趋势。研究结果表明:在研究的冲裁工艺参数范围内,零件冲裁毛刺的高度随着冲裁间隙与冲裁速度的不断增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增大则表现出先增加后减小的变化规律;冲裁凸模的磨损深度伴随着冲裁间隙的增大而逐渐减小,随着冲裁速度的增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增加表现出先增大后减小的变化规律。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,冲裁毛刺高度的仿真值与试验值之间的最大相对误差为17.7%,从而为衡量模具磨损状况提供了一种比较直接的方法。     

基于Co元素的冲压模具磨损的仿真预测

以0.2 mm的C5210R-EH磷青铜材料冲裁过程中的模具磨损作为研究对象,分析了板料冲裁变形过程中的接触摩擦情况。基于骨架理论和复合强化理论,运用Co元素的变化量对凸模的磨损进行评价,借助DEFORM-2D软件对板料冲裁变形过程中的凸模磨损分布情况进行有限元仿真,分析了冲裁工艺参数对Co元素的变化量以及凸模磨损的影响变化趋势。研究结果表明:凸模端面的磨损量远小于侧壁的磨损量;凸模的磨损深度以及Co元素的变化量随着冲裁间隙的不断增大而减小,随着冲裁速度的不断增大而逐渐增加,而随着凸模刃口圆角半径的逐渐增大则呈现出先减小后增大的变化趋势,研究结果为冲压模具磨损的仿真预测提供了一种评价方法。     

基于DEFORM的预减振轴套板预切冲裁

以汽车离合器中的预减振轴套板为研究对象,建立预减振轴套板预切冲裁的有限元模型,运用DEFORM-2D仿真软件对板料的预切冲裁过程进行数值模拟,并且设计冲压级进模进行试验验证,分析了板料冲裁工艺参数与零件冲裁断面质量之间的影响变化趋势。根据研究结果得知:预减振轴套板零件冲裁断面的光亮带长度随着落料冲裁间隙、预切深度以及凸模刃口圆角半径的不断增大而逐渐减小,而随着冲裁速度的不断增大则呈现出逐渐增加的变化趋势。此外,数值模拟值与试验值之间的最大相对误差为14.9%,从而验证了有限元仿真的正确性。     

基于响应曲面法的QSTE460板料冲裁工艺参数优化

以冲压零件作为分析对象,基于响应曲面法设计板料冲裁的模拟试验,利用DEFORM-2D模拟软件对板料的冲裁变形过程进行有限元模拟,建立了冲裁工艺参数与冲裁断面光亮带长度之间的数学模型。通过模拟结果的分析得知:冲裁间隙与模具刃口圆角半径对光亮带长度的交互式影响最大。将冲裁速度、冲裁间隙以及模具刃口圆角半径作为设计变量,以光亮带长度作为优化目标,利用Design Expert软件对响应曲面模型进行优化,得到板料冲裁的优化参数:冲裁速度为14.04 mm·s-1,冲裁间隙为8.99%t(t为板料厚度),模具刃口圆角半径为1.25%t,光亮带长度的响应值为0.834 mm。此外,利用冲压模具进行试验验证,试验值与响应值之间的相对误差为11.8%,验证了响应曲面法应用于板料冲裁工艺参数优化的准确性。     

基于响应面法的C75S弹簧钢冲裁工艺参数优化

以C75S高强度弹簧钢作为研究对象,运用Deform-2D软件对板料冲裁过程进行数值仿真,基于响应面法对C75S弹簧钢的冲裁工艺参数进行优化。借助中心设计组合法设计冲裁试验,并建立了工艺参数与模具最大磨损深度之间的响应面模型,通过分析得知:模具刃口圆角半径与冲裁速度对凸模磨损的交互式影响最大;模具刃口圆角半径与冲裁间隙的交互式影响次之;冲裁速度与冲裁间隙的交互式影响最小。利用Design Expert软件得出最优的冲裁工艺方案为:模具刃口圆角半径为1.84t,冲裁速度为7.60 mm·s-1,冲裁间隙为13.23%t,凸模的磨损深度为4.02×10-6mm。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,利用毛刺高度间接验证模具的磨损,试验值与响应面法优化值之间的相对误差为14.19%,两者保持较好的吻合性,从而为板料冲裁模具磨损的优化提供了一种有效方法。     

冲裁间隙对弯链板冲孔断面质量及凸模磨损的影响

为了研究冲裁间隙对销合链弯链板冲孔断面质量及凸模磨损的影响，运用DEFORM软件建立了4组不同冲裁间隙的冲孔仿真模型，通过仿真得到了不同冲裁间隙下的凸模行程与冲裁力变化曲线。分析了断面质量和凸模最大磨损量随冲裁间隙的变化趋势，并制作了冲孔模具进行试验验证。仿真结果表明：随着冲裁间隙的增大，断面光亮带长度和凸模磨损深度会随之减小。根据不同冲裁间隙下的冲裁力曲线，绘制冲裁功曲线，确定最佳冲裁间隙值为0.2 mm。此时，冲孔断面光亮带长度的仿真值为2.11204 mm,凸模的使用寿命预测为62000件。进行了冲孔试验，试验发现，当冲裁间隙为0.2 mm时，冲裁件的冲孔断面光亮带长度的实测值为2.19 mm,与仿真值的相对误差仅为3.7%,验证了仿真结果的准确性，为冲孔模具研发提供了有效指导。     

基于正交试验的波形片冲裁工艺参数优化

以波形片为研究对象,利用Deform-3D有限元软件对冲裁凸模的磨损进行数值模拟,分析了冲裁凸模的磨损过程,模拟结果表明:随着冲裁过程的进行,凸模的磨损由端面磨损向侧壁磨损转变。此外,利用正交试验对波形片冲裁的工艺参数进行优化,通过正交试验的方差分析得出冲裁间隙对波形片冲裁凸模磨损的影响比较显著,并通过极差分析得出工艺参数对波形片冲裁凸模磨损影响的主次关系依次为:冲裁间隙、凸模刃口圆角半径、冲压速度,并且得出优化后的冲裁工艺参数,即冲裁间隙为12%t(t为板料的厚度),凸模的刃口圆角半径为0.02 mm,冲压速度为5 mm·s~(-1)。冲裁凸模的最大磨损量由优化前的2.84×10-6mm减小为优化后的2.68×10-6mm,从而较好地指导企业的生产。     

提高厚钢板小孔冲裁质量的工艺参数优化

为提高10钢厚板小孔(t/d≥1、t4 mm)的冲裁质量,研究厚板冲裁工艺参数材料厚度t、冲裁小孔直径d、凸凹模间隙c及摩擦因子m对冲裁成形质量的影响规律。通过数值模拟和正交试验设计相结合研究发现:影响相对光亮带长度最大的因素是凸凹模间隙,其次是板料厚度和小孔直径,摩擦因子的影响程度较弱;相对光亮带长度随着凸凹模间隙的增大而先增大后减小,随着板料厚度的增加而增加,随着小孔直径和摩擦因子的增加并未有较大的变化。综合分析,为了提高冲裁质量,优化的厚径比为1.1~1.5,凸凹模间隙选用(5%~10%)t。通过生产试验,模拟结果与试验结果相一致,冲孔成形质量好。     

基于正交试验的板料预切冲裁断面质量优化

以离合器中的冲压零件为分析对象,选择预切冲裁深度、冲裁间隙以及冲裁速度为影响因素,以光亮带长度作为评价指标,建立4因素3水平正交试验,利用Deform-2D仿真软件对不同冲裁工艺参数组合下的板料预切冲裁断面质量进行了有限元模拟。通过正交试验的极差分析得知,冲裁工艺参数对板料预切冲裁断面质量的影响程度分别为:冲裁间隙冲裁速度预切冲裁深度。研究得出板料预切冲裁的最优工艺参数组合为:预切冲裁深度为0.15 mm,冲裁间隙为8%t,冲裁速度为15 mm·s-1,光亮带长度的模拟值为0.83 mm。借助冲压级进模进行冲裁试验,光亮带长度的试验值为0.738 mm,其与有限元模拟值之间的相对误差为12.5%,可为企业的实际生产提供指导。     

AA6016-T4铝合金板冲裁断面质量试验研究

研究了AA6016-T4铝合金板在不同冲裁工艺参数下的断面质量。试验获得了4种冲裁模刃口圆角半径、6种冲裁角度以及5种冲裁间隙下的冲裁断面。通过观察其毛刺高度和光亮带比例的变化,分析了3个因素对断面质量的交互影响。研究发现:与钢板冲裁不同,冲裁角度对AA6016-T4铝合金板的冲裁断面质量影响显著;冲裁口圆角半径的增大会导致毛刺高度和光亮带比例均增加;冲裁间隙的增大会导致毛刺高度增加而对光亮带比例的影响较小。给出了AA6016-T4铝合金板的最优冲裁工艺参数。     

基于正交试验的螺母冲裁成形模具磨损分析及参数优化

以某车用螺母冷镦冲裁模具为研究对象,基于Archard磨损理论采用有限元分析软件DEFORM-3D,对上冲头磨损进行模拟分析,结果表明:上冲头的磨损主要发生在受力较大的刃口区域。为使模具寿命尽可能地延长,设计了正交试验,以降低上冲头磨损量为目标,选取冲裁间隙、冲裁速度、上冲头表面硬度、摩擦系数作为因素,并采用极差和方差对结果进行分析,得出各因素对上冲头磨损量的影响程度依次为:冲裁速度>冲裁间隙>上冲头表面硬度>摩擦系数,并得出最优参数组合为:冲裁间隙为8%t、冲压速度为5 mm·s^-1、模具表面硬度为53 HRC、摩擦系数为0.14。上冲头最大磨损量由13.1×10^-6 mm减小为3.66×10^-6 mm,能够很好地指导企业的生产。     

基于BP神经网络的传力片冲裁凸模磨损仿真预测

以离合器盖总成中的传力片作为研究对象,借助Deform-3D仿真软件模拟了传力片冲裁过程中的凸模磨损情况,依据正交仿真试验的数据以及BP人工神经网络对传力片冲裁凸模的磨损量进行仿真预测。将冲裁间隙、凹模刃口圆角半径与冲裁速度作为BP神经网络的输入层,将冲裁凸模的最大磨损深度作为BP神经网络的输出层,建立3-12-1的3层BP神经网络。BP神经网络通过训练之后,仿真预测的最大误差为1.14%。基于正交试验的仿真数据对BP神经网络的性能进行检验,BP神经网络的仿真预测值与数值模拟值之间的误差为2.09%,并利用冲压级进模对BP神经网络的仿真预测值进行试验验证,两者之间的相对误差为8.25%,验证了BP人工神经网络应用于传力片冲裁凸模磨损仿真预测的准确性。     

Optimum selection of variable punch-die clearance to improve tool life in blanking non-symmetric shapes

Punch-die clearance is a well-known parameter affecting both tool life and edge quality of parts in blanking and piercing. Selecting the optimum or best punch-die clearance can give a significantly longer tool life by minimizing tool wear. Previous studies have shown the effect of punch-die clearance on various sheet materials and thicknesses during blanking of round parts while non-round geometries are more commonly found in industrial applications. Therefore, in this study, the effect of part geometry is considered to select the ‘best’ punch-die clearance to minimize tool wear. In blanking non-round geometries, the punch and die undergo non-uniform wear, with higher wear observed in areas with sharp radii and abrupt changes in geometry. In the present study, the effect of punch-die clearance on punch stress for blanking various shapes is investigated using Finite Element (FE) analysis. The punch-die clearance that gives the lowest value of the punch stress for the different part geometries is identified. A method is developed to select a geometry dependent variable punch-die clearance to obtain more uniform wear on the punch, thereby increasing the punch and die life.     

冲裁间隙对多层薄铜板成形的影响

以单层0.3 mm厚的薄铜板叠6层进行冲裁,研究冲裁间隙对多层薄铜板成形的影响。对多层薄铜板在冲裁成形中的受力与应力状态进行分析,利用ABAQUS软件对多层薄铜板在不同冲裁间隙下的冲裁质量进行有限元仿真。研究表明:冲裁初期最大等效应力出现在凸凹模刃口处,导致最上层与最下层薄铜板先行断裂,中间层薄铜板受相邻层挤压,最大等效应力出现在软质凸凹模刃口处,最后出现在中间层薄铜板缩紧截面内;随着冲裁间隙的增加,各层薄铜板拉伸变形明显,导致冲孔直径增大、毛刺高度增加。前3层薄铜板的冲孔直径变化较为稳定,与凸模直径接近;后3层薄铜板的冲孔直径变化幅度较大,与各自凹模直径接近。最后,通过试验验证,冲裁精度符合国标要求,在实际生产过程中选择合理的、尽可能小的冲裁间隙能提高冲裁件的冲裁质量。     

外壳零件拉深模设计

分析了原有外壳零件多工序成形的缺点,提出了采用复合模加工的工艺。通过计算拉深凹模圆角半径、拉深凸模圆角半径、拉深间隙和拉深系数,并根据实际经验的取值,设计了1套复合模,实现了落料、拉深、整形一次成形,使外壳零件达到设计使用要求。该模具生产的外壳,外观美观,质量优良。     

DP780模具材料冲切磨损特性和冲切试样断面质量研究

由于超高强度钢板具有高强度、高韧性等特性,在冲切过程中对模具材料的磨损更严重,因此比较不同模具材料在冲切超高强度钢板时的抗磨损性能并选择合适的模具材料显得尤为重要。采用平行镶块组装形式的模具进行DP780超高强度钢板的冲切试验,并对不同冲切次数时3种模具材料（CALDIE、YXM1、SLD）对应的冲切试样的断面质量进行统计,以此分析模具材料的抗磨损性能。试验发现：冲切试样毛刺高度的变化能较好地反映出模具材料的磨损情况,冲切间隙的变化会影响试样断面剪切带宽度变化。CALDIE镶块在冲切试验的前期冲切试样质量最好,但后期其对应的冲切试样毛刺高度明显增加,说明CALDIE的稳定磨损期较短,这也降低了总的抗磨损性能。SLD镶块对应的冲切试样塌角高度、剪切带宽度及毛刺高度均是最大,说明其抗磨损性最差。综合比较发现,在冲切DP780板料时,SLD抗磨损性能最弱,CALDIE最好,YXM1介于两者之间。